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극자외선 노광장비

extreme ultraviolet lithography equipment

극자외선을 이용하여 반도체를 생산하는 장비.

노광은 빛으로 웨이퍼에 회로를 새기는 공정을 뜻한다. 회로를 미세하게 새길수록 웨이퍼에서 생산할 수 있는 고성능 반도체칩 수가 많아진다

이 장비는 빛 파장이 13.5나노미터인현재 반도체 양산 라인에 주로 쓰이는 불화아르곤(ArF) 액침 장비(193나노미터)보다 짧다. 웨이퍼에 더 미세하게 패턴을 새길 수 있다.

EUV 장비를 생산하는 업체는 전 세계에서 ASML이 유일하다. ASML이 공급하고 있는 EUV 장비는 세계에서 가장 얇게 회로를 새길 수 있다. 회로를 새기는 광원의 파장이 기존 장비와 비교해 14분의 1 수준이다.


대당 2000억~3000억원가량으로 고가인 데다 연간 생산량도 40여 대에 불과하다. 최근엔 EUV 장비에 필요한 렌즈를 독일 광학업체인 자이스가 공급망 문제로 생산하지 못해 EUV 장비 생산 속도도 같이 더뎌지고 있다. 이 때문에 각국 반도체 기업들이 반도체 쇼티지(수급 부족) 현상이 본격화된 2020년부터 ASML을 찾는 일이 더 잦아졌다. 이 부회장도 2020년 10월 반도체 장비 확보를 위해 ASML 본사를 방문했다.

이 부회장이 이번 출장을 떠나는 것은 선제적으로 EUV 장비를 확보하려는 의도도 있는 것으로 해석된다. 파운드리 1위 업체인 대만 TSMC는 EUV 장비를 100대 넘게 확보하고 있지만 삼성전자는 15대에 불과하다. EUV 장비를 만드는 데만 2년가량 걸리기 때문이다. 특히 미국 텍사스주 테일러시에 세워질 제2 파운드리에서 미세공정 생산라인을 만들기 위해선 올해 안에 장비 계약을 해야 한다.

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연속 가변 밸브 듀레이션

continuously variable valve duration

CVVD기술은 엔진 밸브가 열리는 시간을 획기적으로 제어할 수 있도록 하는 기술로 현대기아자동차가 세계최초로 개발했다고 2019년 7월 발표했다. 이 기술로 엔진 성능과 연비를 개선하면서도 배출가스는 줄일수 있다.

자동차의 엔진은 '흡입-압축-팽창-배기'의 4단계 과정을 통해 연료를 연소시켜 동력을 발생시킨다. 흡기와 배기가 이뤄지는 관문인 밸브를 여닫는 시점과 깊이가 엔진의 성능과 효율을 결정한다. 때문에 자동차 업계는 가변 밸브 제어 기술을 개발해왔다. 밸브의 여닫힘 시점을 제어하는 연속 가변 밸브 타이밍 기술(CVVT), 밸브의 개폐 깊이를 조절해 실린더 내 공기량을 제어하는 연속 가변 밸브 리프트(CVVL) 등이 대표적이다.기존 엔진들은 연비를 우선시하는 아킨슨 사이클, 성능에 중점을 둔 밀러 사이클, 연비와 성능 절충형 오토 사이클 가운데 하나만 선택할 수 있었다. 단일 엔진 사이클을 보유하기에 성능을 높이면 연비가 떨어지고 연비를 높이면 성능이 떨어지는 문제가 발생했던 것.

CVVD 기술은 밸브 듀레이션을 조절해 세 가지 엔진 사이클을 상황에 따라 모두 구현해 엔진 성능과 연비를 동시에 향상하는 기술이다.

가령 운전자가 정속 주행할 경우 출력을 줄여 연비를 향상시키고 가속 주행을 하면 토크를 최대로 끌어올린다. 한 대의 차가 운전자의 주행에 따라 스포츠카가 되기도 하고 도심 내에서 근거리만 주행하는 시티카가 되기도 하는 셈이다. 이 과정에서 연료 연소율을 높이기에 배출가스도 줄어든다.

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포토레지스트

photoresist

반도체 원료인 웨이퍼 위에 뿌리는 ‘감광액’이다. 빛을 받아 반도체 회로를 새기는 특수 고분자물질이다. 400여 개 반도체 공정 가운데 30여 개에 포토레지스트를 사용한다.

반도체를 생산하려면 먼저 실리콘을 성장시켜 막대기 모양의 잉곳으로 만들고, 이를 가로로 썰어 원판 모양의 웨이퍼를 만든다. 리소그래피 공정에 앞서 웨이퍼엔 실리콘 산화막을 발라야 한다. 회로 간 전류 누설을 막는 절연막을 만드는 중요한 공정이다. 다음엔 웨이퍼 위에 포토레지스트를 깔고, 회로 패턴의 원본 격인 유리판 ‘포토마스크’를 올리고 빛을 가한다. 웨이퍼와 포토마스크를 정확히 포개 위치를 맞추는 기능을 하는 장비 ‘마스크 얼라이너’도 중요하다.

포토레지스트는 성질에 따라 빛을 가했을 때 빛에 노출된 부분만 사라지거나(포지티브), 반대로 노출된 부분이 남아 있는 경우(네거티브)로 나뉜다. 이 과정은 사진 인화 과정과 비슷해 ‘현상(development)’이라고 한다.

현상 뒤엔 새겨진 패턴대로 웨이퍼를 깎는 ‘식각(에칭)’ 공정이 이어진다. 일본이 수출을 금지한 불화수소(HF)가 에칭 공정에 사용되는 가스다. 이후 전도능력을 부여하기 위한 불순물(이온) 투입, 화학기상증착(CVD) 등 과정을 거쳐 웨이퍼 절단(칩 제조), 칩 선별과 접착, 몰딩, 검사 등을 끝으로 반도체가 완성된다.


반도체 성능 가르는 핵심 소재

포토레지스트 성분은 매우 다양하다. 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 에폭시, 실리케이트, 사이올레인 계열 등이 주로 사용된다. 여러 분자가 체인처럼 복잡하게 맞물려 있다. 약간의 구조변형을 가하거나 첨가제를 넣으면 물성이 달라진다. 극도로 미세한 추가 공정에 따라 반도체가 고성능이 되기도 하고, 저품질이 되기도 한다는 뜻이다.

포토레지스트는 사용하는 노광장비 광원의 파장에 따라 불화크립톤(KrF·248㎚) 불화아르곤(ArF·193㎚) 극자외선(13.5㎚)용으로 구분된다. 파장이 짧을수록 미세 공정에 유리하다. 불화수소, 플루오린폴리이미드와 달리 EUV용 포토레지스트는 국산화가 쉽게 진척되지 않았다.

자외선을 활용한 리소그래피 가운데 범용 기술이 ‘이머전(immersion) 리소그래피’다. 통상적으로 건조공정인 리소그래피와 달리 습윤공정이다. 포토레지스트 위에 특수 액체를 넣어 빛의 굴절률을 더 높인다. 빛을 더 많이 모을수록 회로 패턴이 더 잘 새겨지기 때문이다. 주로 45㎚ 반도체 공정에 사용됐다.

현재 범용 최신 제품인 10㎚대 반도체를 생산할 때 쓰는 기술이 ‘아르곤플로라이드(ArF) 이머전리소그래피’다. ArF 가스가 내뿜는 특수광선에 이머전리소그래피를 결합한 것이다. 이 리소그래피를 쓰면 14㎚ 반도체를 생산할 수 있다. 그러나 10㎚ 이하로 만들기는 불가능하다.

10㎚ 이하 반도체는 극자외선(EUV)을 사용해야 한다. ArF 가스광선 파장은 193㎚지만 EUV는 13㎚로, 10분의 1 이하다. 삼성전자가 최근 주력하고 있는 시스템반도체 브랜드 ‘엑시노스’에 사용되는 공정이 EUV리소그래피다. EUV 장비는 네덜란드 ASML사가 독보적이다.

시스템반도체와 메모리반도체는 리소그래피, 에칭 등 동일한 과정을 거친다. 다만 소자를 특수하게 설계하면서 이들을 통합(integrate)할 때 연산 및 제어 로직을 부여하면 시스템반도체가 된다.

일본이 2019년 6월 금수 조치한 포토레지스트는 이 같은 차세대 시스템반도체 제조에 쓰이는 EUV용 포토레지스트이다.
국내 대표 소부장 업체인 동진쎄미켐이 일본의 수출규제 조치 이후 EUV용 포토레지스트 상용화를 위한 준비를 발 빠르게 해왔다. 2019년 경기 화성 발안 공장에 노광 장비를 구축해 EUV용 포토레지스트의 전 단계인 불화아르곤(ArF) 포토레지스트에 대한 성능평가 역량을 확보했다. 관련 업계에선 동진쎄미켐이 EUV용 포토레지스트 상용화 바로 직전 단계까지 도달한 것으로 보고 있다. 동진쎄미켐이 개발한 EUV용 포토레지스트가 국내 반도체 업체에서 성능 평가를 통과했고, 일부 양산 준비에도 들어갔다는 분석이다.

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카카오 뱅크

Kakaobank

케이뱅크에 이은 한국의 두번째 인터넷 은행. 100%스마트폰 전용 은행으로 카카오톡과 연계해서 운용된다. 2017년 7월 27일 출범 후 빠른 성장세를 구가해왔다. 2017년 7월 27일 출범 한 후 715일 만인 2019년 7월 11일 고객수 1000만명을 넘어섰다.

카카오뱅크는 2017년 7월 출범 첫날 24만 명이 계좌를 개설했다. 하루 만에 당시 시중은행의 1년치(2016년) 비대면 계좌 개설 실적(16만 개)을 뛰어넘었다. 출범 5일 만에 100만 명을 확보했고, 올해 1월엔 800만 명을 돌파했다. 수신·여신 성장세도 가파르다. 수신 규모는 2017년 말 5조483억원에서 지난달 말 17조5735억원으로 세 배 이상으로 급증했다. 여신 규모는 2017년 말 4조6218억원에서 지난달 말 11조3276억원으로 늘었다. 올 1분기에는 65억6600만원의 순이익을 기록해 출범 6분기 만에 첫 흑자를 내기도 했다.


오프라인 점포가 없는 카카오뱅크는 모바일 앱을 통해 비대면으로 수신과 여신 등의 업무를 처리한다. 카카오뱅크는 ‘탈(脫)공인인증서’를 앞세워 고객을 끌어모았다. 공인인증서 없이 거래 가능한 ‘간편이체’ 서비스가 확산되는 계기를 마련한 게 카카오뱅크다. 기존 은행 모바일 앱은 문자와 숫자, 특수문자로 이뤄진 비밀번호 10자리를 매번 입력해야 하는 공인인증서 인증 절차가 필수였다. 아이디와 비밀번호를 일일이 입력해야 하는 로그인 절차도 간소화했다. 높은 편의성으로 입소문을 타면서 20~30대 고객이 급증했다. 카카오뱅크 고객 중 20~30대의 비중은 63.3%에 달한다.

이 같은 변화는 은행뿐 아니라 카드사, 저축은행 등에 이르기까지 금융권 전반에 ‘메기 효과’를 일으켰다는 평가다. 너도나도 모바일 앱 고도화, 간소화 등에 뛰어들었다. 각 은행이 디지털 조직을 늘리고 관련 사업에 본격 뛰어든 것도 카카오뱅크의 영향이 크다.

카카오뱅크는 매주 납입액을 늘려가는 ‘26주 적금’과 모임 회비를 편리하게 관리할 수 있는 ‘모임통장’ 등 혁신적인 상품을 내놓으며 인기를 이어가고 있다. 비대면으로 전세·월세 보증금의 최대 80%를 대출할 수 있는 전월세보증금대출은 ‘기존에 없던 방식’으로 주목받았다. 수수료 관행을 깨고 현금자동입출금기(ATM) 수수료를 면제해 오프라인 점포가 없는 한계를 보완했다. 대출 중도상환 수수료나 해외송금 수수료도 없앴다. 카카오뱅크에서 촉발된 수수료 면제 혜택은 다른 시중은행으로도 상당수 확산됐다.

“더 혁신적인 상품 선보이는 데 집중”

카카오뱅크는 2019년 7월24일 카카오가 대주주 적격성 심사를 통과함에 따라 더욱 탄력적으로 성장할 것으로 전망된다.
자본금 확충 등으로 규모를 키울 수 있어서다.
카카오는 적격성 심사통과 당일 한국투자금융지주가 보유한 카카오뱅크 보통주 4160만 주를 2080억원에 매입해
지분율을 10%에서 34%로 높여 카카오뱅크의 1 대주주가 됐다. 2020년 하반기에 기업공개도 계획하고 있다.

아직까지는 고민거리도 많다. 당장은 국내 인터넷전문은행 환경이 척박하기 때문이다. 카카오뱅크보다 먼저 출범한 케이뱅크는 유상증자 계획이 무산돼 유동성 위기에 빠져 있다. 독주보다는 여러 인터넷전문은행이 함께 성장할 수 있는 생태계가 돼야 한다는 게 카카오뱅크의 판단이다.